Различные световые украшения и части повседневной одежды, приводимые в действие электроэнергией могут снова войти в моду благодаря инженерам из Калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley), которые разработали электрические микрогенераторы, изготовленные из гибких нановолокон. Эти нановолокна могут использованы быть в качестве добавки при производстве тканей обычным способом. Преобразовывая деформацию ткани одежды, возникающую при движениях человека, в электроэнергию можно осуществить снабжение энергией электронных устройств, встроенных прямо в одежду, и подзарядить аккумуляторы мобильного телефона, к примеру.
Преобразовывать деформацию в электроэнергию этим волокнам позволяют их пьезоэлектрические свойства. Таким образом, чем больше нановолокон содержится в составе ткани и чем более интенсивные движения совершает человек, тем больше энергии можно получить от одежды, превращенной в электрогенератор. Поскольку эти нановолокна изготавливаются из органического полимера polyvinylidene fluoride, они чрезвычайно гибки, относительно легки и дешевы в производстве.
Конечно, следует признать, что идея получения энергии из движений человека с помощью встроенных в одежду наногенераторов не нова. Другие группы ученых, инженеров и исследователей уже изготавливали свои варианты наногенераторов, но, как правило, все они изготавливались из неорганических полупроводниковых материалов, таких как окись цинка или титанат бария. Помимо дороговизны изготовления нанопроводников из этих материалов, они обладали большим весом и являются более твердыми и ломкими, чем органические соединения. Именно поэтому неорганические полупроводники так и не появились в качестве наногенераторов, внедренных прямо в одежду.
Изготовленные учеными опытные образцы органических нанопроводников имеют диаметр близкий 500 нанометрам, что является в 100 раз тоньше, чем человеческий волос, и в десять раз тоньше, чем толщина волокон, из которых изготавливают ткани. Эксперименты подтвердили, что при деформации одного такого проводника можно получить импульсы тока напряжением от 5 до 30 милливольт и током от 0,5 до 3 наноампера. За счет гибкости и эластичности эти нановолокна не подвержены какой либо значимой временной деградации, по крайней мере, испытания, в течение которых нановолокна подвергались существенной деформации и растяжению с частотой 2 раза в секунду на протяжении 100 секунд, не выявили никакой деградации.
Ученые разработали технологию, которая позволяет плести из этих нановолокон сетку с шагом 50 микрон. При этом особое внимание уделялось "полюсовке" волокон для обеспечения расположения различных полюсов волокон на разных краях этой сетки, подобно полюсам батареи. Изготовленная на основе такой сетки ткань продемонстрировала средний КПД преобразования на уровне 12,5 процентов, при пиковых значениях до 21,8 процентов, что является существенно большим значением, чем значения КПД, достигнутые при использовании неорганических полупроводниковых материалов, которые колебались возле отметки 6,8 процентов.
"Дальнейшие наши исследования будут направлены на увеличение эффективности преобразования движений в электроэнергию" - рассказал Чиех Ченг (Chieh Chang), один из ведущих ученых, принимающий участие в этих исследованиях. - "Мы уже выяснили, что чем тоньше волокно используется, тем достигается большая эффективность. Но, пока еще мы не знаем предела этой зависимости".
Результаты этих исследований, посвященных нановолоконным электрогенераторам, более подробно были опубликованы в последнем выпуске издательства "Nano Letters".
Источник: dailytechinfo
|
